કાઇનિન

કાઇનિન : વનસ્પતિ અંત:સ્રાવનો એક પ્રકાર. મિલર અને તેમના સહકાર્યકરોએ (1956) હેરિંગના શુક્રકોષીય DNA(ડિઑક્સિ-રાઇબૉન્યૂક્લિઇક ઍસિડ)માંથી શુદ્ધ સ્ફટિક-સ્વરૂપે પ્યુરીન પ્રાપ્ત કર્યું અને તેનું નામ કાઇનેટિન આપ્યું; કારણ કે સંવર્ધન-માધ્યમમાં રહેલા તમાકુના કોષોમાં તે કોષરસ-વિભાજન(cytokinesis)ની ક્રિયાને ઉત્તેજે છે. તે DNAના ડિઑક્સિએડિનોસાઇનમાંથી પ્રાપ્ત થતી નીપજ છે. ‘સાયટોકાઇનિન’ એવાં સંયોજનો માટે વપરાતું નામ છે, કે જે કાઇનેટિનની જેમ કોષવિભાજનને પ્રેરે છે અને વૃદ્ધિના નિયમન સાથે સંકળાયેલી ક્રિયાઓ કરે છે. મિલરે (1965) મકાઈમાંથી ઝિયેટિન-રાઇબોન્યૂક્લિયોસાઇડ અને ઝિયેટિન-રાઇબોન્યૂક્લિયોટાઇડ શોધી કાઢ્યાં. ત્યારપછી અન્ય ઘણા સ્રોત દ્વારા નૈસર્ગિક રીતે મળી આવતાં સાયટોકાઇનિન પ્રાપ્ત કરવામાં આવ્યાં.

વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ દરમિયાન, ખાસ કરીને બીજાંકુર અવસ્થામાં સાયટોકાઇનિનનું મૂળમાં સંશ્લેષણ થાય છે. તે મૂળ, તરુણ પર્ણો અને વિકસતાં ફળોમાં સૌથી વધારે પ્રમાણમાં મળી આવે છે. મહત્તમ ચયાપચય (metabolism) દર્શાવતા વનસ્પતિના પ્રદેશોમાં તે મહત્વનો ભાગ ભજવે છે. સાયટોકાઇનિન કાં તો આવા પ્રદેશોમાં સંશ્લેષણ પામે છે, અથવા તેનું વહન થાય છે.

સાયટોકાઇનિનના સંશ્લેષણમાં ઍડિનાઇનનું નિર્માણ મહત્વનું છે. ઍડિનાઇન વિષમચક્રીય (heterocyclic) મુદ્રિકામય બંધારણ ધરાવે છે. તેનું મુદ્રિકામય માળખું કેટલાક નાના અણુઓમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે. પ્રથમ કાર્બનને સ્થાને રહેલો નાઇટ્રોજન ઍસ્પાર્ટેટના ઍમિનો-સમૂહમાંથી; બીજો કાર્બન ફૉર્મિલ-H₄ ફૉલેટમાંથી; ત્રીજે સ્થાને રહેલો નાઇટ્રોજન ગ્લુટેમાઇન એમાઇડના નાઇટ્રોજનમાંથી; ચોથા અને પાંચમા સ્થાને રહેલો કાર્બન અને સાતમે સ્થાને રહેલ નાઇટ્રોજન ગ્લાયસિનમાંથી; છઠ્ઠે સ્થાને રહેલો કાર્બન ડાયૉક્સાઇડમાંથી; આઠમે સ્થાને રહેલો કાર્બન મિથિલિડિન-H₄ ફૉલેટમાંથી અને નવમા સ્થાને રહેલો નાઇટ્રોજન ગ્લુટેમાઇન એમાઇડ અને છઠ્ઠા કાર્બન સાથે જોડાયેલો ઍમિનોસમૂહ ઍસ્પાર્ટેટમાંથી મેળવવામાં આવે છે.

પ્યુરીનની મુદ્રિકાનું સંશ્લેષણ રાઇબોઝ ફૉસ્ફેટ પર થાય છે. જૈવિક સંશ્લેષણને અંતે અંતિમ નીપજ તરીકે એડિનોસાઇન મૉનોફૉસ્ફેટ (AMP) ઉત્પન્ન થાય છે. મુક્ત ઍડિનાઇન કે પ્રતિસ્થાપિત (substituted) ઍડિનાઇન સાયટોકાઇનિન એડિનોસાઇન મૉનોફૉસ્ફેટ કે રાઇબૉસાઇડમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે. વાહક RNA(transfer રાઇબૉન્યૂક્લિઇક ઍસિડ)માં જોવા મળતું સાયટોકાઇનિનનું મુદ્રિકારૂપ બંધારણ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ ક્રમાનુસાર થાય છે; જેમાં આઇસોપેન્ટેનિલ પાઇરોફૉસ્ફેટમાંથી પ્રાપ્ત થતા પ્રતિસ્થાપી(substituent)નો ઉમેરો થાય છે. ઝિયેટિન અને ડાઇહાઇડ્રૉઝિયેટિનના નિર્માણ દરમિયાન મુદ્રિકાના કદમાં રૂપાંતર થાય છે. મિથાઇલ સાયટોકાઇનિનના સંશ્લેષણમાં tRNAના અણુમાં રહેલા સાયટોકાઇનિનમાં મિથાઇલ અને સલ્ફર સમૂહ ઉમેરાય છે; અથવા AMP કે એડિનોસાઇનમાં મિથાઇલ અને સલ્ફર સમૂહ ઉમેરાવાથી મિથાઇલ થાયૉસાયટોકાઇનિન બને છે. સાયટોકાઇનિન ન્યૂક્લિઇક ઍસિડમાંથી મુક્ત થાય છે કે તેનું સંશ્લેષણ સ્વતંત્રપણે થાય છે, તે નક્કી થઈ શક્યું નથી.

સાયટોકાઇનિનનું બંધારણ, ખાસ કરીને ઍડિનાઇનની મુદ્રિકા અને તેની પ્રતિક્રિયાશીલતા (reactivity); સક્રિય સાયટોકાઇનિન-રાઇબૉન્યૂક્લિયોસાઇડ અને ન્યૂક્લિયોટાઇડની હાજરી; સાયટોકાઇનિન પ્રેરિત RNA અને પ્રોટીનસંશ્લેષણ; સાયટોકાઇનિન દ્વારા કેટલાક ઉત્સેચકોની સક્રિયતા અને નીપજોના નિર્માણનું પ્રેરણ; RNAમાં સાયટોકાઇનિનની હાજરી અને ઑલિગોન્યૂક્લિયોટાઇડ સાથે કાઇનેટિનનું બંધન દર્શાવે છે કે સાયટોકાઇનિન ન્યૂક્લિઇક ઍસિડ સાથે સીધે સીધી આંતરક્રિયા કરી શકે છે.

અંત:સ્રાવની જનીનસંકુલ કે અંગિકાના જનીનિક ઘટકો સાથેની આંતરક્રિયા ગ્રાહક અણુની મધ્યસ્થી દ્વારા થાય છે. આ ગ્રાહક અણુ કાં તો કોષની સપાટી ઉપર અથવા કોષરસમાં આવેલા હોય છે. સાયટોકાઇનિનના ગ્રાહક તરીકે બે પ્રકારના અણુઓ ઓળખવામાં આવ્યા છે. એક ગ્રાહક અણુ સ્ટીરૉઇડ અંત:સ્રાવ-ગ્રાહક મૉડલ સાથે બંધ બેસે છે. તે કોષરસીય આધારક (cytosol) ગ્રાહક છે; જે કોષકેન્દ્રમાં સ્થાનાંતર પામે છે. બીજો ગ્રાહક અણુ પટલ ગ્રાહક (membrane receptor) મૉડેલ સાથે બંધ બેસે છે. ઓ. એન. કુલીવાએ (1995) તરુણ જવના છોડના કોષરસીય આધારકમાંથી ઝિયેટિન બાઇન્ડિંગ પ્રોટીન(ZBP)ને અલગ તારવ્યું છે. ZBP-ઝિયેટિન માટે ખૂબ આકર્ષણ ધરાવે છે અને તેનું ઝિયેટિન સાથેનું બંધન અત્યંત વિશિષ્ટ હોય છે. જવનાં અલગ કરેલાં કોષકેન્દ્રોમાંથી તૈયાર કરેલા પ્રત્યાંકન-દીર્ઘીકરણતંત્ર(transcription elongation system)માં ZBP-ઝિયેટિન ઉમેરતાં RNAમાં અંકિત (labeled) ન્યૂક્લિયોટાઇડના સમાવેશની ઉત્તેજના ત્રણ ગણી વધી ગઈ. એકલું ઝિયેટિન કે એકલું ZBP RNA સંશ્લેષણ પર કોઈ અસર દર્શાવી શકતું નથી. સાયટોકાઇનિન દ્વારા વિશિષ્ટ mRNAs(મૅસેન્જર RNAs)માં વધારો થાય છે. જોકે તે પ્રત્યાંકનના પ્રારંભિક તબક્કા પર કોઈ અસર દર્શાવતું નથી.

જૅકોબ્સન(1977)ના મત પ્રમાણે ઑક્સિન અને જિબરેલિનની જેમ સાયટોકાઇનિન DNAના ભૌતિક ગુણધર્મો પર અસર કરે છે. હેન્ડ્રી, વિથેમ અને ચૅપમૅન(1977, 78)ના મંતવ્ય મુજબ, દ્વિસૂત્રી DNAમાં સાયટોકાઇનિનના અંતર્વેશન (intercalation) દ્વારા આણ્વિક આંતરક્રિયાઓ થાય છે. DNAમાં અંતર્વિષ્ટ થયેલું સાયટોકાઇનિન પ્રતિકૃતિ(template)માં રૂપાંતરો કરે છે; જે પ્રત્યાંકન અને અર્થઘટન(translation)ની યાંત્રિકી (mechanics) માટે અગત્યનાં છે, જેથી સંખ્યાબંધ દેહધાર્મિક અને આકારજનિક (morphogenic) પ્રક્રિયાઓ શક્ય બને છે. દ્વિસૂત્રી RNA સાથે પણ તેનું બંધન સંભવ છે. તે tRNAના પ્રતિસંકેત (anticodon) સાથે અને mRNAની સાંકેતિક શૃંખલાઓ સાથે બંધન પામે છે.

સાયટોકાઇનિનની દેહધાર્મિક અસરો :

સાયટોકાઇનિનની દેહધાર્મિક અસરો આ પ્રમાણે છે :

(1) કોષવિભાજન (cell division) : જૅબ્લૉન્સ્કી અને સ્કૂગે (1954) દર્શાવ્યું કે એકલા IAA દ્વારા તમાકુના પ્રકાંડની મજ્જાપેશીમાં થોડાંક જ સમવિભાજનો પ્રેરાય છે, પરંતુ IAA(ઇન્ડોલ ઍસેટિક ઍસિડ)ની સાથે સંવર્ધન-માધ્યમમાં કાઇનેટિન આપતાં મજ્જાપેશીના કોષો સતત વિભાજનો પામે છે. બંને વૃદ્ધિ-નિયંત્રકો યોગ્ય પ્રમાણમાં (દા.ત., 0.5 મિગ્રા./લિ. કાઇનેટિન અને 5.0 મિગ્રા./લિ. IAA) હોય તો કોષો વિભાજનો પામે છે, અને કૅલસ (callus) ઉત્પન્ન કરે છે. ઑક્સિન કરતાં સાયટોકાઇનિનની સાંદ્રતા વધારતાં કૅલસનું વિભેદન થાય છે અને પેશીઓ ઉત્પન્ન થાય છે. પર્ણ-પ્રકાંડ અને મૂળ સહિતના નાના રોપ ઉત્પન્ન થાય છે. સાયટોકાઇનિન કોષરસવિભાજનની સ્વિચ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(2) કોષ અને અંગનું વિસ્તરણ (cell and organ enlargement) : IAA અને જિબરેલિનની જેમ સાયટોકાઇનિન કોષવિસ્તરણની ક્રિયાને ઉત્તેજે છે. ફણસી(Phaseolus vulgaris)ની પાંડુરિત (etiolated) પર્ણની તકતીઓ, તમાકુના મજ્જાના કોષો અને આર્ટીચોકની પેશીને કાઇનેટિનની ચિકિત્સા આપતાં કોષવિસ્તરણનું અવલોકન થયું છે. કાઇનેટિનની આ અસર IAAની ગેરહાજરીમાં પણ થાય છે.

મૂળો, ગાડરિયું અને શણના અલગીકૃત બીજપત્રોમાં સાયટોકાઇનિન દ્વારા વિસ્તરણ અંગેનાં સંશોધનો થયાં છે. આ ક્રિયા કોષવિભાજનોને લીધે નહિ, પરંતુ કોષવિસ્તરણોને લીધે થાય છે. આ વિસ્તરણ પાણીના શોષણની ક્રિયાને લીધે પ્રેરાય છે. સાયટોકાઇનિન લિપિડનું શુક્રોઝમાં રૂપાંતર કરે છે અને ઇન્વર્ટેઝની ક્રિયાશીલતા વધારે છે. તેથી આસૃતિની ર્દષ્ટિએ સક્રિય શર્કરાઓ – ગ્લુકોઝ અને ફ્રુક્ટોઝ બને છે અને પાણીનું શોષણ થાય છે. સાયટોકાઇનિન કોષદીવાલોમાં ફેરફારો પ્રેરે છે, તેથી કોષદીવાલની નરમાશમાં વધારો થાય છે અને કોષવિસ્તરણો થતાં બીજપત્રો કદમાં મોટાં બને છે.

(3) મૂળારંભ અને વૃદ્ધિ (Root-Initiation and Growth) : સાયટોકાઇનિન મૂળારંભ અને મૂળની વૃદ્ધિની ક્રિયાને ઉત્તેજે છે અને અવરોધે પણ છે. કેસીન હાઇડ્રૉલાયસેટ અને IAAની હાજરીમાં કાઇનેટિન તમાકુના પ્રકાંડના કેલસ-સંવર્ધનોમાં મૂળારંભ થાય છે અને તેની વૃદ્ધિની ક્રિયા ઉત્તેજાય છે. તેના દ્વારા લ્યુપિનના બીજાંકુરોના મૂળની લંબવૃદ્ધિ પ્રેરાય છે અને તેના નિર્જળ વજનમાં વધારો થાય છે. તે વધારે ઉચ્ચ સાંદ્રતાએ મૂળની લંબવૃદ્ધિને અવરોધે છે. સાયટોકાઇનિન અને ઑક્સિનની આંતરક્રિયા પાર્શ્વીય મૂળના આરંભને ઉત્તેજે છે.

(4) કલિકાવિકાસ અને પ્રરોહની વૃદ્ધિ (Bud development and shoot growth) : વિક્સન અને થાયમૅનનાં સંશોધનો પ્રમાણે અગ્રકલિકાયુક્ત પ્રરોહ પર કાઇનેટિનની ચિકિત્સા આપતાં તેની અગ્રીય પ્રભાવિતાની અસરનું અવલોકન કરી શકાય છે. તેમણે જોયું કે અગ્રકલિકા કાઢી નાખતાં પાર્શ્વીય કલિકાઓની વૃદ્ધિ ઉત્તેજાય છે. જો અગ્રકલિકા રાખવામાં આવે તો પાર્શ્વીય કલિકાઓની વૃદ્ધિ અવરોધાય છે. જોકે અખંડિત પ્રરોહને કાઇનેટિનના દ્રાવણમાં રાખતાં અગ્રકલિકા દ્વારા પાર્શ્વીય કલિકાઓની વૃદ્ધિના અવરોધની ક્રિયા સારા પ્રમાણમાં અટકી જાય છે. સાયટોકાઇનિન IAA ઑક્સિડેઝના નિર્માણનો અવરોધ કરે છે. તેથી ઑક્સિનની સાંદ્રતા વધતાં પાર્શ્વીય કલિકા અને પ્રરોહની વૃદ્ધિ ઉત્તેજાય છે. વળી, તે પાર્શ્વીય કલિકા તરફ પોષકતત્વો, વૃદ્ધિ પદાર્થો, વિટામિનો અને ખનિજોના સંવહનને પ્રેરે છે; જે પાર્શ્વકલિકા અને પ્રરોહની વૃદ્ધિ માટે અનિવાર્ય છે.

(5) પર્ણોમાં ક્લૉરોફિલની જાળવણી અને પર્ણમાં વાર્ધક્ય–અવરોધ (Retention of Chlorophylls and delayed senescence in leaves) : જ્યારે પરિપક્વ પર્ણોને વનસ્પતિથી અલગ કરવામાં આવે છે ત્યારે પર્ણદલમાં પ્રોટીનનું ઝડપથી વિઘટન થાય છે. તેની સાથે બિનપ્રોટીન નાઇટ્રોજન, લિપિડ અને ન્યૂક્લિઇક ઍસિડના ઘટકો અંગિકાના પટલોમાંથી બહાર વહન પામે છે અને પર્ણદંડોમાં પહોંચે છે. ત્યારપછી ક્લૉરોફિલના ઝડપથી થતા ઘટાડા સાથે હરિતકણનું વિઘટન થાય છે. અલગ કરેલા પર્ણને સાયટોકાઇનિનની ચિકિત્સા આપતાં પ્રોટીનના વિઘટન અને ક્લૉરોફિલના ઘટાડામાં વિલંબ થાય છે.

અલગ કરેલા પર્ણમાં ક્લૉરોફિલ-જાળવણી અંગે ઓસ્બૉર્ન(1962)ના મત પ્રમાણે, સાયટોકાઇનિનની અસરોની અભિવ્યક્તિ RNA-પ્રોટીનસંશ્લેષીતંત્રની ઉત્તેજનાની મધ્યસ્થી દ્વારા થાય છે. સ્યુગિયુરા, યુમેમુરા અને ઊટા(1962)ના જણાવ્યા મુજબ, તમાકુના પર્ણની તકતીઓના સૂક્ષ્મકાય (microsomal) અને દ્રાવ્ય કોષરસીય ઘટકમાં ચોખ્ખા RNA સંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કાઇનેટિન દ્વારા ઉત્તેજાય છે. આમ RNA અને પ્રોટીનસંશ્લેષણ પર સાયટોકાઇનિન અસર કરે છે.

(6) સાયટોકાઇનિન અને વાઇરસની ચેપકારકતા (culskining and viral infectivity) : વાઇરસના સંરોપણ (inoculation) પછી તમાકુના પર્ણની તકતીઓને 50 મિગ્રા./લી. કાઇનેટિનની ચિકિત્સા આપતાં TMVના નિર્માણની પ્રક્રિયા અવરોધાય છે. ટેવેન્ટ્ઝીસ, સ્મિથ અને વિથેમ (1979) તમાકુના પર્ણોને તમાકુ રિંગ સ્પૉટ વાઇરસના ચેપના કેટલાક દિવસો પહેલાં દરરોજ 0.1 મિગ્રા./લિ. સાયટોકાઇનિનનો છંટકાવ કર્યો; તે છતાં વાઇરસની ચેપકારકતા વધારે જોવા મળી, પરંતુ 1.0 મિગ્રા./લિ. અને 10 મિગ્રા./મી. પ્રમાણે છંટકાવ કરતાં વાઇરસની ચેપકારકતા અવરોધાય છે.

(7) પોષકતત્વો અને કાર્બનિક પદાર્થોનું સંવહન (Translocation of nutrients and organic substances) : વનસ્પતિમાં વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ થતી હોય છે ત્યારે દેહધાર્મિક રીતે સક્રિય પર્ણો અને પ્રકાંડમાં સાયટોકાઇનિનની સાંદ્રતા પોષકતત્વોના વહનનું નિયમન કરે છે. તેથી પોષકતત્વો વર્ધીબિંદુઓ અને વિસ્તાર પામતાં પર્ણો જેવા પ્રદેશોમાં ખેંચાય છે. ઘણી એકવર્ષાયુ વનસ્પતિઓમાં સાયટોકાઇનિનને લીધે પ્રાજનનિક રચનાઓ તરફ પોષકદ્રવ્યોના સંવહનની ક્રિયા થાય છે અને વાનસ્પતિક અંગોમાં ક્લૉરોફિલનો ઘટાડો અને વાર્ધક્યની ક્રિયા સમકાલિક રીતે થાય છે.

કાકડીના બીજાંકુરોના જમણા બીજપત્ર પર વિકિરણ સક્રિય (radioactive) ઍમિનોઆઇસોબ્યુટિરિક ઍસિડ જેવા ચયાપચય ન કરી શકતા ઍમિનોઍસિડનું એક અલગ ટપકું કર્યા પછી પહેલાં બીજાંકુર(A)ના ડાબા બીજપત્ર પર પાણી વડે અને બીજા અને ત્રીજા બીજાંકુરો(B અને C)ના અનુક્રમે ડાબા બીજપત્ર અને જમણા બીજપત્ર પર 50 mM કાઇનેટિનનો છંટકાવ કરવામાં આવે છે. ત્યારપછી ઑટોરેડિયોગ્રાફીની મદદથી અંકિત ઍમિનોઍસિડનું સ્થાન નક્કી કરવામાં આવે છે. કાળા ટપકાઓ ઍમિનોઍસિડનું વિતરણ સૂચવે છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે બીજાંકુર Bમાં ઍમિનોઍસિડ તેના મૂળ સ્થાનથી વિરુદ્ધના બીજપત્રમાં વહન પામે છે. સાયટોકાઇનિન વડે ચિકિત્સા પામેલું બીજપત્ર પોષક પદાર્થોની કૂંડી બને છે. C-બીજાંકુરના જમણા બીજપત્રમાં જ્યાં ઍમિનોઍસિડ લગાવવામાં આવ્યો હતો, ત્યાં વિકિરણ જળવાય છે.

બળદેવભાઈ પટેલ